[01598204]光学影像与激光点云数据融合的三维建模关键技术研发及应用

该项目属于测绘科学与技术领域。 激光扫描与多目立体视觉是获取地物三维空间几何信息与纹理信息的主要手段，多视光学影像与激光点云的有机结合可以显著提升目标精细三维重建的效率和效果，但同时对两者的高精度配准和融合处理提出了更高要求。激光点云与多视光学影像的高精度自动几何配准是影响光学影像与激光点云数据融合三维建模的瓶颈问题。为此，项目组历时6年，在国家自然科学基金、山东省重点研发计划以及山东省高等学校科技计划项目的资助下，以光学影像与激光点云高精度几何配准方法研究为核心，发明了激光束法区域网平差和线性拟合多站激光点云整体定向方法，提出并构建了基于多目标最小优化理论的光学影像与激光点云几何配准模型，研发了大规模光学影像无缝纹理自动映射以及海量模型存储组织与三维可视化算法，并实现了产业化应用，推动了光学影像与激光点云多源数据融合处理技术在新型智慧城市建设、文物三维精细建模等领域的应用，产生了显著的经济和社会效益。其创新点如下： 1.发明了激光束法区域网平差和线性拟合多站激光点云整体定向方法，实现了大规模多站激光点云在不需要任何初始参数的情况下进行高精度快速的整体自动定向处理，大幅提高了多站点云定向的效率以及精度。 2.发明了基于多目标最小优化理论的光学影像与三维激光点云几何配准方法，构建了顾及相机镜头畸变、粗差剔除与最优化定权相结合的多目标最小优化模型，实现了多视光学影像与激光点云空间基准的高精度自动统一，对后续三维纹理建模的效率与精度大幅提升。 3.提出一种MRF优化的大规模光学影像无缝纹理自动映射方法，能够实现高质量无缝纹理模型的自动生成，可广泛应用于对纹理要求很高的古建筑、古文物纹理建模等领域；研发了海量模型三维可视化算法，解决了海量模型数据建立空间索引耗时长、占用内存大以及漫游帧率低等问题，能够满足城市级的三维模型可视化应用。 该技术成果形成了自主创新的知识产权体系，授权发明专利8项，处于实审阶段发明专利4项，申请软件著作权2项；发表论文24篇，其中SCI/EI检索15篇，测绘学报、武汉大学学报等测绘领域权威中文期刊9篇；培养研究生12名。已在武汉点云科技、山东精彩无线等多家企业进行了推广及应用，应用情况良好。累计实现销售收入1.78亿，其中，近三年实现新增利润6100余万元，新增利税2200余万元。项目成果实现了光学影像与激光点云数据融合高精度三维建模，解决了多源数据高精度自动配准、大规模无缝纹理自动映射、海量模型三维自动建模与可视化等问题，提高了大规模多站激光点云整体定向。